目的:分析我国南北两城市深圳和太原市大气细颗粒物（PM 2.5）主要成分及其污染来源。 方法:采集2017至2018年深圳和太原市空气中PM 2.5样品，用电感耦合等离子体质谱法测定铅（Pb）、铝（Al）、砷（As）等10种金属元素浓度，用离子色谱法测定氟化物（F -）、氯化物（Cl -）、硫酸盐（SO 42-）等10种水溶性离子浓度，用高效液相色谱法测定萘、苊烯、苊等16种多环芳烃（PAHs）浓度，用碳质分析仪测定有机碳（OC）与元素碳（EC）含量；采用因子分析法分析PM 2.5的污染来源。 结果:太原市PM 2.5样品中Pb、锰（Mn）、As、镍（Ni）、F -、OC、EC浓度明显高于深圳市，钠盐（Na +）、Cl -、磷酸盐（PO 43-）浓度低于深圳市（ P<0.05）；除萘外，太原市PM 2.5样品中其余PAHs浓度均高于深圳市（ P<0.05）。深圳市PM 2.5样品中金属元素与水溶性离子污染来源由工业排放/机动车尾气因子（42.64%）、建筑/土壤因子（34.22%）和海洋因子（17.93%）构成，PAHs主要来源于燃油与机动车尾气因子（38.58%）、燃煤因子（30.78%）、生物质燃烧因子（24.38%）。太原市PM 2.5样品中金属元素与水溶性离子来自建筑因子（30.26%）、燃油燃煤因子（24.58%）、二次粒子/土壤因子（22.03%）及工业因子（18.89%），PAHs主要来自燃油与机动车尾气因子（54.71%）、燃煤因子（43.54%）。 结论:深圳和太原市PM 2.5成分存在较大差异，需要进一步加强企业的环境健康管理，根据各地污染来源有针对性进行治理。

目的:建立海产品中有机结合氚(OBT)与 14C的联合处理检测方法，分析测量过程中不确定度的来源并进行评定，实现海鱼、海虾、海蟹、海贝和海藻等不同种类海产品中的OBT和 14C的快速、准确测定。 方法:采用六道管式燃烧装置结合自制六通玻璃管，研究联合氧化燃烧与收集海产品中OBT和 14C的方法；分析评定元素分析、氧化燃烧、液体闪烁计数测量等过程中引入的不确定度。 结果:建立了5管合并收集OBT、单管收集 14C的联合分离方法，－110℃冷阱收集条件下氢的燃烧回收率得到有效提升，样品转移时的损耗更少，收集碳所需氢氧化钠、氯化铵和氯化钙等试剂的用量大大降低。联合分离5.0 g样品中氢和碳(包含所有氢和碳的同位素)，葡萄糖中氢和碳的燃烧回收率分别为98.7%和93.1%，5种海产品中氢和碳的燃烧回收率分别为92.5% ～ 97.3%和82.7%～96.3%，3次平行性实验相对标准偏差均<5%，表明该方法具有良好的准确性和精密度。样品计数是结果不确定度的主要来源，其次为元素含量分析和计数效率。 结论:本研究建立的海产品中OBT和 14C联合分离体系燃烧回收率高、处理时间短、分离效果好、获得量足，可有效减少样品使用量，能满足海产品放射性污染健康风险评估要求。

黄河三角洲河口湿地具有较强的碳汇能力,黄河频繁的河道变迁改变了水文条件和植被特征,这可能会对河口湿地土壤有机碳的来源产生重要影响,但当前缺乏研究和认知.选取黄河1996年故道及现行河道作为研究对象,通过采集盐地碱蓬和无植被光滩湿地土壤样品并利用稳定同位素技术,分析了废弃河道和现行河道不同河口湿地土壤的碳分布特征及其溯源特征.结果表明,(1)两湿地土壤C/N比的变化范围为26-54,其中废弃河道湿地土壤C/N比要显著高于现行河道土壤(P＜0.05),而不同土层间C/N比也存在显著差异(P＜0.05);土壤有机碳δ13C值变化范围为-25.30‰至-22.03‰,两河道无植被光滩土壤δ13C值显著高于盐地碱蓬(P＜0.05),同时土壤δ13C值整体呈现随土层深度增加逐渐降低的趋势.(2)贝叶斯混合模型计算结果表明,黄河三角洲湿地土壤有机碳整体上主要来源于当地植物(40％—67％),其次是海洋浮游植物(23％—40％),而陆源颗粒有机质(POM)相对贡献较小.(3)方差分析表明黄河三角洲河口湿地土壤有机碳来源受到河道变迁和植被类型变化的影响;盐地碱蓬湿地土壤有机碳的当地植物贡献显著大于无植被光滩(P＜0.05),海洋浮游植物贡献在两河道和两植被类型之间均存在显著差异(P＜0.05),而陆源POM贡献受到河道和植被类型的交互作用影响(P＜0.05).研究揭示了黄河三角洲河口湿地土壤有机碳来源的整体特征以及驱动因素,这不仅增强了对该区域河口湿地土壤碳循环的理解,也为河口湿地碳汇管理提供了重要的科学依据.

可溶性有机质(DOM)是水生生态系统中最大的活性碳库之一,对全球碳循环、水环境质量和水生食物网具有重要影响.为揭示不同水期流域DOM组分与来源的变化特征,以典型亚热带丘陵流域为研究对象,分别于枯水期、平水期和丰水期采集河流(干流与一级支流、二级与三级支流)与小型水体的地表水样品,并结合DOM三维荧光光谱和平行因子分析,解析流域地表水DOM组成和来源.结果表明:(1)流域地表水可溶性有机碳浓度表现为枯水期＞平水期＞丰水期,而不同水体类型间表现为小型水体＞干流与一级支流＞二级与三级支流.(2)流域地表水DOM包括3个荧光组分,其中2个类腐殖质组分C1和C2,1个类蛋白质组分C3.在时间尺度上,类腐殖质组分C1和C2所占百分比表现为平水期＞丰水期＞枯水期,类蛋白质组分C3则表现为枯水期＞丰水期＞平水期;不同水体类型间,干流与一级支流、二级与三级支流组分C1和C2含量显著高于小型水体,而组分C3显著低于小型水体.(3)枯水期流域地表水可溶性有机质荧光指数(FI)的变化范围为2.16-3.04,显著高于平水期和丰水期,表明枯水期DOM大多来源于自生源物质.干流与一级支流、二级与三级支流的自生源指数(BIX)显著低于小型水体,而HIX显著高于小型水体,表明河流中输入的陆源DOM多于小型水体.研究结果可为流域水环境质量保护提供科学依据.

凋落物是森林土壤有机质的重要来源,凋落物分解在全球碳循环过程中至关重要.武夷山具有较大的地势起伏,沿海拔梯度形成了各种各样的植被类型和生态系统.研究不同海拔杉木凋落叶和细根的分解规律和驱动因素的差异,可为研究区生态系统保护和管理提供一定的科学理论依据.鉴于此,该研究选择了武夷山的不同海拔山地杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林作为气候变化研究平台,采用分解袋法开展了为期3.5年的杉木凋落叶和细根凋落物分解实验.主要结果:(1)同一海拔凋落叶的分解速率高于细根,且海拔升高会降低凋落叶和细根的分解速率,增大凋落叶与细根分解速率的差异.(2)海拔的升高会降低凋落叶和细根碳、氮、磷的释放速率,对凋落物中木质素的分解也具有抑制作用.(3)不同海拔高度的温度差异驱动细根的分解和养分变化,而不同海拔高度上土壤养分和微生物的变化主要作用于凋落叶.该研究探讨了温度、土壤以及微生物如何作用于凋落叶和细根的分解,加深了对同一树种的地上和地下凋落物分解及其对气候变化响应差异的认识.

植物碳库是草地土壤碳库的重要来源,在草地碳循环和气候调节方面均具有重要作用.小型地下草食哺乳动物作为草地生态系统中的主要生物干扰因子之一,通过其广泛的觅食活动对植物碳库产生显著影响.选取青藏高原特有的小型地下草食哺乳动物高原鼢鼠(Eospalax baileyi)主要栖息地类型:高寒草甸、高寒草原和高寒草甸草原为研究对象,通过原位配对取样,分析牧食洞道干扰对植物碳库以及组分的影响,并筛选出牧食洞道干扰前后影响植物碳库的关键因子.研究结果表明,牧食洞道干扰显著降低了植物地上和地下碳库,降低程度从大到小依次为高寒草原、高寒草甸草原和高寒草甸.高寒草地生态系统地下和地上植物碳库比值均降低,表明地下植物碳库受到的影响相对更大.土壤含水量、微生物量碳、有机碳等因素是影响植物碳库变化的关键因子.研究强调在评估高寒草地生态系统碳库时需考虑小型地下草食哺乳动物的影响,为未来高寒草地植物碳库的管理和恢复提供了科学依据和实践方法.

浮游植物群落组成变化能有效地改变水体溶解性有机质(DOM)组成特征,研究黄河小浪底水库DOM光谱特征和浮游植物群落的响应关系,可为库区水资源管理和水生态环境保护提供科学依据.采用三维荧光光谱结合平行因子分析法,分析DOM的光谱特征及来源;探究浮游植物群落结构特征,运用多样性指数评价库区水质,利用冗余分析探讨影响浮游植物群落的关键环境因子;利用相关性分析探究DOM组成与浮游植物群落的关系.结果表明:共鉴定出浮游植物6门73属110种,库区群落结构和相对丰度以金藻门、硅藻门和绿藻门为主.空间上,相对丰度表现为中游＞坝前＞上游＞坝后,群落特征存在明显空间异质性.多样性指数评价结果表明库区水质为中污型,其中,中游和坝前多样性指数显著高于上游和坝后,群落结构更复杂,说明筑坝拦截后浮游植物生物活性增强.冗余分析结果显示,叶绿素a、总有机碳、总氮、溶解氧和pH是影响库区浮游植物群落结构的主要驱动因子.DOM主要由紫外区类腐殖质(C1)和类色氨酸(C2)组成,受陆源输入和内源贡献的综合影响,其中,藻类和浮游植物释放等内源贡献较大.相关性分析表明,浮游植物群落结构与类蛋白物质正相关,优势种与自生源指数显著正相关,说明库区水体浮游植物对DOM具有重要贡献.

土壤有机碳是陆地生态系统重要的碳(C)库.对森林、草原和农田生态系统的大量研究发现,植物多样性能够增加土壤有机碳的含量,并且越来越多的研究开始关注其对有机碳组分及稳定性的影响,但对相关机制还缺乏系统的综述.为此,该文系统总结了植物多样性对土壤有机碳含量、组分及稳定性的影响及其机制研究进展,以期为通过植物多样性种植增加土壤碳氮(N)固持,缓解全球气候变化提供科学依据.增加植物多样性,首先可增加土壤中植物凋落物生物量,改善混合凋落物的质量(如更低的C:N),促进土壤有机碳的周转和积累;其次,可以通过凋落物的输入增加植物来源的碳积累或者通过促进微生物周转增加微生物来源的碳积累;同时,该过程还可提高土壤颗粒有机碳(POC)和矿物结合有机碳(MAOC)含量;另外,植物多样性的增加可以通过增强团聚体保护、改变土壤矿物离子浓度和改变微生物群落拮构增加土壤有机碳的稳定性.该文对今后的研究进行了展望:(1)如何将植物多样性与不同管理措施结合增加土壤有机碳含量;(2)如何通过更多的不同生态系统植物多样性长期定位实验来探究其对土壤有机碳含量及组分的影响;(3)如何通过新的实验方法和手段(如同位素标记等)剖析植物多样性对土壤有机碳组分及其稳定性的影响;(4)探索植物多样性对不同深度土壤碳含量、组分及其稳定性的影响机制.

全球变暖对高海拔地区土壤冻融循环作用的影响日益加剧,而凋落物碳作为森林土壤有机碳的主要来源,其对土壤各有机碳组分的贡献及如何响应冻融循环作用尚不清晰.该研究通过室内模拟冻融循环实验和稳定同位素示踪技术,利用13C标记云杉(Picea asperata)凋落物(根、枝、叶),探究了冻融作用下亚高山森林凋落物源碳对土壤可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)、腐殖质碳(HC)、颗粒有机碳(POC)和矿质结合有机碳(MAOC)的贡献.培养30天后,凋落物碳对土壤POC和MBC的贡献率分别为13.1％和9.0％,显著高于其他有机碳组分;不同类型凋落物对土壤各有机碳组分的贡献差异显著,其中根对POC、MAOC和HC的贡献率显著低于枝和叶.冻融作用显著提高了土壤DOC和MBC中凋落物源碳的贡献率,而降低了土壤POC、MAOC和HC中凋落物碳贡献率.相关性分析结果显示,土壤碳获取相关酶活性与凋落物源碳对土壤有机碳贡献率呈显著正相关关系.表明在亚高山森林凋落物分解初期,冻融作用的发生有利于凋落物源碳在土壤DOC和MBC等活性有机碳组分中的积累,但抑制了其在MAOC和HC等土壤稳定有机碳中的固存.研究结果有助于深入理解森林凋落物归还对土壤有机碳固持的贡献,为全球气候变化背景下亚高山森林土壤碳库的经营管理提供科学依据.

为探究珠江口及毗邻海域有机质来源、时空分布及其影响因素,于2015年6月(夏季)和12月(冬季)对珠江口及毗邻海域水体中的悬浮颗粒有机物(SPOM)进行了采集,并测定了 SPOM的碳氮稳定同位素值(δ13C和δ15N).结果发现,珠江三角洲区域SPOM的分布具有明显的季节差异(P＜0.01),且珠江冲淡水和外海水的耦合影响对SPOM的时空分布具有重要的控制作用.在夏季,珠江口及毗邻海域主要受珠江冲淡水、咸淡混合水和外海水的综合影响,其内部海域SPOM呈现高有机碳含量、低δ13C值和高815N值的特点,表明有机质主要受珠江径流携带的陆源物质、淡水藻类及人为排放等过程的影响.而在冬季,该区域主要由珠江冲淡水和咸淡混合水两种水团的影响,且SPOM的δ13C和δ15N分布与温盐分布特征相一致,呈现高δ15N、低δ13C的特征,表明珠江径流携带的淡水藻类可能是该地区有机质的重要来源.整体上,海洋自生浮游植物对有机质的贡献由珠江口内部朝向外海一侧呈逐渐增加的趋势.